高中人教物理实验16　用油膜法估测油酸分子的大小 教案.doc

实验十六　用油膜法估测油酸分子的大小
1．了解本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验的注意事项。
2．会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积。
3．会估测分子的大小，正确处理实验数据。
如图所示，测出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的单分子油膜面积，将油酸分子看成球形，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度d就是油酸分子的直径。
清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约30～40 cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有机玻璃板)、彩笔、爽身粉、坐标纸、容量瓶(500 mL)。
1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。
2．配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液。
3．用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积VN时的滴数N。
4．根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
5．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上。
6．用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。
7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描画出油酸薄膜的形状。
1．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。
2．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d。
3．重复实验，多测几次油酸薄膜的厚度，求平均值，即为油酸分子的直径大小。
产生原因
减小办法
偶然误差：
(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度改变，会给实验带来较大误差
(1)为减小浓度的变化，可将配好的溶液密封
(2)计算轮廓范围内小格子个数时，不足半个的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长的单位越小，计算出的面积越精确
(2)利用小格子数计算油膜轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差
(3)测量量筒内溶液增加1 mL 的滴数时，体积观测不准确会带来误差
(4)油膜轮廓的画线不准会带来误差
(3)选用内径小的量筒，读数时平视
(4)画图时图线轮廓边缘清晰
系统误差：
将油酸分子看成球形且紧密排列，忽略了分子间隙
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1．油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。
2．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。
3．实验之前要训练好滴法。
4．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩。
5．当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持浅盘的清洁。
6．从浅盘的中央加爽身粉，使粉自动扩散至均匀，这是由以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比粉撒在水面上的实验效果好。
7．本实验要求估算分子大小，实验结果数量级须符合要求。
8．实验中所用的油酸及酒精都应取较纯药品，否则会影响结果。另外，实验中所有的容器必须洁净，不能有油污。
9．计算时注意单位和数量级，以及有效数字要求，细心求解、计算。
考点 1　　实验原理与实验操作
例1　利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm×40 cm的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。
(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；
B．将爽身粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到稳定时油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
C．_____________________________________________________________；
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上